短时交通流预测中的若干问题分析

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1、江苏大学硕士研究生学位论文1．1课题研究背景及意义第一章绪论近年来，交通系统在全球范围内面临了前所未有的挑战。随着经济的发展，交通需求迅速增加，交通拥挤现象屡见不鲜，并同趋严峻，车辆缓行、拥堵时I’日J增长，交通网络变得十分脆弱【1J。同时，因延误带来的旅行时间增加导致经济损耗和环境污染影响增大，美国全国每年因交通堵车所浪费的汽油和时间对美国造成的经济方面的损失估计高达2370亿美元，我国百万人口以上的大城市由于交通拥塞给社会所造成的直接经济损失约合人民币1600亿元，北京也陷入了“拥有最宽阔的马路，也拥有最宽阔的‘停车场’’’的困境，严重影响了城市的运转效率，阻碍了社会、经济的

2、快速发展。我图在改革丌放的三十年时间罩，城市机动车保有量的增长速度是道路增长速度的80倍，进入二十一世纪以来，我国小汽车的保有量更是迅速增加，由于政策上的支持，产业经济发展的需要，以及人们追求更加方便舒适的生活等原因，机动化的趋势已经不可避免，交通供需矛盾的长期性和城市空间、建设资金的有限性决定了不能仅仅通过增加交通基础设施就能解决这个难题。如何在现有路网规模的基础上，提高道路的通行能力，防止拥堵情况的发生，已经成为学术界关注的焦点和研究方向。为了提高道路的通行能力、减少交通事故、改善运输环境和节约能源，以现代化管理和控制为内容的智能交通系统(IntelligentTranspo

3、rtSystems，ITS)应运而生心1。ITS综合使用了先进的信息技术、通讯传输技术、电子控制技术和计算机处理技术等技术，有效地对交通信息进行采集、加工、处理，能够实时、精确地反映当前及其未来的交通状态，最终实现对交通进行科学的组织和控制。ITS的各种功能都是以信息为中心展丌的，ITS主要对交通业务信息进行处理，常见的业务数据有：交通流量数据、事故数据、控制数据、车辆数据、道路数据和管理数据等。在这些数据中，交通流量数据直接反映了宏观的交通状态，是交通业务的基础数据，同时，交通流量数据也是交通中最易采集的数据，可以通过感应线圈检测、微波检测、视频检测等多种方法获取。而ITS应用

4、的关江苏大学硕士研究生学位论文键，不仅要有实时的道路检测数据，更重要的是，要将利用各种检测设备所获得的实时信息通过各种预测模型和方法获得实时、可靠、准确的预测信息，再利用ITS为出行者提供实时有效的道路信息，实现动态路径诱导，达到节约出行者旅行时间，缓解道路拥堵，减少污染，节省能源的目的。因此，研究交通路网中路段上的短时交通流预测具有重要的现实意义。1．2智能交通系统简介短期交通流研究是随着智能交通系统的发展而兴起的。智能交通系统是人们将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术、传感器技术以及计算机处理技术等有机地综合运用于整个交通运输系统，从而建立起一种在大范围内、全方位

5、发挥作用的，实时、准确、高效的综合管理系统。根据国际ITS研究与开发的现状，ITS研究开发领域可分为7个研究领域共29个用户服务功能口1，结构示意图如图1．1所示。图1．1智能运输系统框架不意图(1)先进的交通管理系统ATMS(AdvancedTrafficManagementSystem)。ATMS用于监测控制和管理公路交通，在道路、车辆和驾驶员之间提供通讯联系。它依靠先进的交通监测技术和计算机信息处理技术，获得有关交通状况的信息，并进行处理，及时地向道路使用者发出诱导信号，从而达到有效管理交通的目的。(2)先进的驾驶员信息系统ADIS(AdvancedDriverInform

6、ationSystem)。ADIS以个体驾驶员为服务对象，驾驶员可以通过其车载路径诱导系统，在与控制中心的双向信息传递中使自己始终行驶在最短路径上。ADIS和ATMS的功2江苏大学硕士研究生学位论文能十分相似，可以缩短旅行时间，降低燃油消耗和减少废气排放，缓解交通拥挤状况。(3)先进的车辆控制系统AVCS(AdvancedVehicleControlSystem)。AVCS的目的是_丌发帮助驾驶员实行自动车辆控制的各种技术，从而使汽车行驶安全、高效。(4)营运车辆调度管理系统CVOM(CommercialVehicleOperation／FleetManagement)。CVOM

7、实质上是运输企业应用智能车辆公路系统(IVHS)来谋求最大效益的一种调度系统，它的目的是利用IVHS技术，例如车辆自动识别技术、车辆自动定位技术、车辆自动分类技术等，提高企业内部劳动生产率，增加安全度，改进对突发事件的反应能力，改善车队管理和交通状况。(5)先进的公共交通系统APTS(AdvancedPublicTransportationSystem)。APTS采用各种智能技术促进公共交通运输业的发展，如通过个人计算机、闭路电视等向公众就出行时间和方式、路线及车次选择等提供咨询